专利名称：回馈式有源电力滤波器实用锁相模块的制作方法
技术领域：
本发明属于有源电力滤波器技术领域，特别涉及一种回馈式有源电力滤波器实用 锁相模块的设计。
背景技术：
近年来，随着我国社会经济的快速发展，用电需求不断提升，电能在工业生产与日 常生活中扮演着日益重要的角色。如何控制电网电能质量，改善用电环境，正成为电力行业 和电力用户所关注的焦点。配电网中的整流器、变频调速装置、电弧炉、电气化铁路以及各 种电力电子设备不断增加，这些装置在节约能源、提高生产效率和人们的生活质量等方面 起着重要作用，然而这些负载的非线性、冲击性和不平衡的用电特性，使公用电网受到了严 重的谐波污染，严重威胁电网和电气设备的安全运行与正常使用。对谐波进行滤波和对无 功进行补偿已成为电力电子技术、电力系统、电气自动化、理论电工等领域中的重要研究课 题。为了解决这些问题，人们做了许多探讨和研究，其中一个重要趋势是采用有源电力滤波 器，而锁相技术在有源电力滤波器中起到较为关键的作用。由于电网频率实际上并不稳定，它总是在50Hz附近波动，变化率可达2% 3%， 对应于49 51Hz，甚至为48. 5 51. 5Hz。显然电网频率的任何变化都将破坏上各种电力 电子设备的整成运行。采用锁相技术使时钟频率与电网频率严格保持同步，就能保证有源 电力滤波器快速稳定的投入正常运行。
发明内容对锁相环电路参数不易确定的特点，运用自动控制原理相关理论，分析了锁相电 路的原理及稳定性、环路滤波器的衰减特性，提出回馈式有源电力滤波器实用锁相模块。一种回馈式有源电力滤波器实用锁相模块，该模块包括电压比较器U” U2，模拟 锁相环U3, AVR单片机U5, D/A转换U7、U8 ；电压比较器U1接模拟锁相环U3,模拟锁相环U3连 接电压比较器U2和AVR单片机U5, AVR单片机U5分别连接D/A转换U7、U8。所述的电压比较器仏、U2的型号均为LM311。所述的模拟锁相环U3的型号为4046。所述的AVR单片机U5的型号为ATMEGA16。所述的D/A转换U7、U8的型号均为MAX530。利用本发明所设计的实用模块，能够准确稳定地倍频出有源电力滤波器所需的采 样信号，较好地实现了同步采样和等间隔采样及整周期电压的均勻细分，使有源电力滤波 器快速稳定的投入正常运行，同时降低了设计难度，具有很强工程适用性。
图1.回馈式有源电力滤波器实用锁相模块电路原理图。
具体实施方式
实施例1如附图1所示，中电网A相电压参考信号经电压比较器U1过零比较后产生与A相 同步的占空比为50%方波信号，作为模拟锁相环U3给定输入信号(14脚)；AVR单片机U5 编程设计产生2. 5V直流电压，对应50 正弦信号功能，依电压升高频率降低趋势调节，数 据输出至D/A转换U7,生成正弦信号；同时，单片机编程实现依据建立的正弦数据向右移相 90°，建立负的余弦信号数据，送D/A转换U8生成负的余弦信号，由电压比较器U2完成负余 弦过零比较，生成占空比50%的方波信号，输入至模拟锁相环U3的反馈比较端(3脚)，两 路信号进行相位比较，互差90°时，模拟锁相环U3的输出经低通处理后，被锁定在2. 5V电 平，实现锁相功能。电压比较器U^U2的型号均为LM311 ；模拟锁相环U3的型号为4046 ；AVR单片机U5 的型号为ATMEGA16 ；D/A转换U7、U8的型号均为MAX530。其中，电压比较器U1中队、Q、R2、 C2组成噪声滤波网络，C3、C4实现电源退耦，R3为U1集电极输出负载电阻，R4为比例放大电 阻；电压比较器U2中R9、C9、R7、C8组成噪声滤波网络，C6, C7实现电源退耦，R5为U2集电极 输出负载电阻，&为比例放大电阻；模拟锁相环U3中通过C5实现电源退稱，R8、C1(i组成低通 滤波网络，Rltl为抗干扰电阻。
权利要求1.一种回馈式有源电力滤波器实用锁相模块，其特征在于，该模块包括电压比较器 U” U2，模拟锁相环U3, AVR单片机U5, D/A转换U7、U8 ；电压比较器U1接模拟锁相环U3,模拟 锁相环U3连接电压比较器U2和AVR单片机U5, AVR单片机U5分别连接D/A转换U7、U8。
2.根据权利要求1所述的回馈式有源电力滤波器实用锁相模块，其特征在于，电压比 较器U^U2的型号均为LM311。
3.根据权利要求1或2所述的回馈式有源电力滤波器实用锁相模块，其特征在于，模拟 锁相环U3的型号为4046。
4.根据权利要求1或2所述的回馈式有源电力滤波器实用锁相模块，其特征在于，AVR 单片机U5的型号为ATMEGA16。
5.根据权利要求1或2所述的回馈式有源电力滤波器实用锁相模块，其特征在于，D/A 转换U7、U8的型号均为MAX530。
6.根据权利要求3所述的回馈式有源电力滤波器实用锁相模块，其特征在于，D/A转换 U7、U8的型号均为MAX530。
7.根据权利要求4所述的回馈式有源电力滤波器实用锁相模块，其特征在于，D/A转换 U7、U8的型号均为MAX530。
专利摘要本实用新型公开了一种回馈式有源电力滤波器实用锁相模块，该模块包括电压比较器U1，U2(LM311)；模拟锁相环U3(CD4046)；AVR单片机U5(ATMEGA16)；D/A转换U7、U8(MAX530)。采用单片机编程控制，使电路简单，能够准确产生有源电力滤波器所需的采样信号，较好地实现了同步采样和等间隔采样及整周期电压的均匀细分，同时使有源电力滤波器快速稳定的投入正常运行，实现灵活，输出频率精度高。
文档编号H03L7/08GK201918980SQ201120058269
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者桑成林, 汤旭日, 苏凤武, 邓孝祥, 邳志刚 申请人:桑成林, 汤旭日, 苏凤武, 邓孝祥, 邳志刚